CN107429504B - 渗透取水系统 - Google Patents

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Abstract

在渗透取水系统(100)中，构造物(1)一体性地包含排水方向控制部(10b、12a)，该排水方向控制部(10b、12a)在由反洗机构部(2)进行反洗时将从过滤材料(13)排出到原水侧的排水的排出方向控制为规定排水方向。

Description

渗透取水系统
技术领域
本发明涉及一种渗透取水系统，尤其涉及一种具有设置于原水中的构造物的渗透取水系统。
背景技术
以往，已知一种具有设置于原水中的构造物的渗透取水系统。这样的渗透取水系统在例如日本专利公开2013-75268号公报中公开。
在日本专利公开2013-75268号公报中公开了一种渗透取水单元，其包括：设置于海水中的箱状筐体、收纳在筐体内的砂过滤层、用于将通过了砂过滤层的水供给至海水淡水化设备的取水配管、配置于砂过滤层上部的反清洗管、以及配置于砂过滤层上方的排出管。该渗透取水单元的反清洗管具有通过喷出水或空气而将堆积在砂过滤层表层的微生物、悬浮物等异物卷起的功能。另外，排出管具有喷出水的功能，该喷出的水用于将利用反清洗管而卷起的异物排出到砂过滤层的外部。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利公开2013-75268号公报
发明内容
(一)要解决的技术问题
但是，在日本专利公开2013-75268号公报中公开的渗透取水单元中，为了抑制排水到达其他渗透取水单元的砂过滤层的表层，需要与反清洗管分开另外设置排出管、以及用于使排出管喷出水的驱动源(例如泵)。因此，存在构成渗透取水单元的构成物品的数量增加且构造复杂化的问题。
本发明是为解决上述问题而完成的，本发明的一个目的在于，提供一种渗透取水系统，其能够抑制部件数量的增加以及构造的复杂化、并且能够抑制反洗时的排水到达其他构造物的过滤材料等。
(二)技术方案
为了达到上述目的，本发明的一个方面的渗透取水系统具有：设置于原水的水底面上并包含过滤材料收纳部构造物、收纳于过滤材料收纳部的过滤材料、将通过了过滤材料的处理水向处理设备侧引导的导水部、以及通过使水或空气从过滤材料的处理水侧向原水侧逆流从而清洗过滤材料的反洗机构部。构造物一体性地包含排水方向控制部，该排水方向控制部在由反洗机构部进行反洗时将从过滤材料排出到原水侧的排水的排水方向控制为规定排水方向。此外，“原水”是指利用过滤材料进行过滤之前的水。另外，“设置于水底面上”的概念不只是构造物被设置于水底面的表面上的情况，也包括构造物的一部分被埋入水底面的情况。
在本发明的一个方面的渗透取水系统中，如上所述，在构造物上一体性地设置有排水方向控制部，该排水方向控制部在由反洗机构部进行反洗时将从过滤材料排出到原水侧的排水的排水方向控制为规定排水方向。由此，通过利用一体性地设置于构造物的排水方向控制部，将排水方向调节为例如除了设置有其他构造物的方向以外的规定排水方向，从而即使不另外设置排出管、用于使水从排出管喷出的驱动源，也能够抑制反洗时的排水到达其他构造物的过滤材料。其结果为，能够抑制零部件数量的增加以及构造的复杂化，并且能够抑制反洗时的排水到达其他构造物的过滤材料等。
在上述的一个方面的渗透取水系统中，优选地，排水方向控制部包含引导部，该引导部在反洗时对从过滤材料向上方排出到原水侧的排水以向构造物的侧面排出的方式进行引导。根据这样的结构，能够利用引导部在反洗时将从过滤材料向上方排出到原水侧的排水从构造物的侧面排出到构造物的外部，因此，能够抑制排水中所含的异物因自重而下降并再次到达过滤材料。
在该情况下，优选地，引导部具有顶棚面，该顶棚面在构造物中形成为在过滤材料收纳部的上方与过滤材料收纳部相对，并朝向预先设定的侧面的规定排水方向而向斜上方倾斜。根据这样的结构，通过使排水沿着朝向侧面的规定排水方向而向斜上方倾斜的顶棚面，能够将向上方排出的排水切实地向侧面的规定排水方向引导，因此，能够从预先设定的侧面切实地排出排水。
在上述排水方向控制部包含引导部的结构中，优选地，构造物包含以开口于构造物侧面的方式设置的第1开口部以及第2开口部，第2开口部设置于反洗时的规定排水方向侧且具有比第1开口部更大的开口面积。根据这样的结构，具有比第1开口部的更大的开口面积的第2开口部比第1开口部更容易排出排水，因此，能够容易地将排水从排水方向侧的第2开口部排出。
在上述排水方向控制部包含引导部的结构中，优选地，构造物包含沿铅直方向隔开规定间隔而层积的多个过滤材料收纳部，多个过滤材料收纳部中的位于上侧的过滤材料收纳部的下部构成了对反洗时的排水以向构造物的侧面排出的方式进行引导的引导部。根据这样的结构，通过将过滤材料收纳部的下部用作引导部，能够有效地抑制零部件数量的增加并排出排水。
在上述排水方向控制部包含引导部的结构中，优选地，引导部构成为使得反洗时的排水方向导向除了周边设置的其他构造物的设置方向以外的侧面。根据这样的结构，能够切实地抑制反洗时的排水到达其他构造物的过滤材料。
在上述的一个方面的渗透取水系统中，优选地，排水方向控制部包含以相对于构造物的侧面而开口的方式设置的第1开口部及第2开口部，且构成为通过将第1开口部以及第2开口部沿着朝向原水中的构造物的水的流动方向配置，使得排水从第1开口部侧向第2开口部侧排出。通过这样的结构，仅通过在构造物上沿着水的流动方向设置第1开口部以及第2开口部，即能够利用朝向构造物的水流在构造物内形成从第1开口部侧朝向第2开口部侧的水流。由此，能够抑制构造的复杂化且有效地从第2开口部排出排水。
(三)有益效果
如上所述，根据本发明，能够提供一种渗透取水系统，其能够抑制零部件数量的增加以及构造的复杂化，并且能够抑制反洗时的排水到达其他构造物的过滤材料等。
附图说明
图1是表示本发明第1实施方式的渗透取水系统的渗透取水构造物的设置位置一例的示意图。
图2是表示本发明第1实施方式的渗透取水系统的立体示意图。
图3是沿图2的110-110线的剖视图。
图4是表示本发明第2实施方式的渗透取水构造物的立体图。
图5是沿图4的120-120线的剖视图。
图6是表示本发明第3实施方式的渗透取水系统的渗透取水构造物的设置位置一例的示意图。
图7是表示本发明第3实施方式的渗透取水构造物的剖视图。
图8是表示本发明第1变形例的渗透取水系统的立体示意图。
图9是表示本发明第2变形例的渗透取水系统的立体示意图。
图10是表示本发明第3变形例的渗透取水系统的立体示意图。
图11是表示本发明第4变形例的渗透取水构造物的剖视图。
具体实施方式
以下，基于附图对本发明的实施方式进行说明。
(第1实施方式)
参照图1～图3，对本发明第1实施方式的渗透取水系统100的整体结构进行说明。
(渗透取水系统的结构)
本发明的第1实施方式的渗透取水系统100是不进行药剂的注入等而将由漂流木等浮游物、垃圾、海洋生物/河川栖息生物、浮游生物等微生物、悬浮物(规定粒径以下的不溶物)等构成的异物从海水(原水)中除去从而获得澄清的水(处理水)的系统。如图1所示，渗透取水系统100包含：设置于原水中并过滤原水而生成处理水的多个(例如三个)渗透取水构造物1、以与各个渗透取水构造物1对应的方式设置并存储从渗透取水构造物1输送的处理水的多个取水井2、以及将渗透取水构造物1与取水井2连接的取水管3。此外，取水井2也可以构成为由多个渗透取水构造物1共有。另外，渗透取水构造物1是本发明的“构造物”的一例，取水井2和取水管3分别是本发明的“反洗机构部”和“导水部”的一例。
多个渗透取水构造物1沿着海岸5的延伸方向(Y方向)隔开规定间隔并列设置。另外，存储于取水井2的处理水通过设置于处理设备4的泵(未图示)等且经由取水管4a而被汲取，并被处理成所期望的水。例如，在处理设备4为淡水化设备的情况下，利用反渗透膜法、蒸发法等，将澄清的水(处理水)处理成饮用水等生活用水。此外，作为处理设备4，可列举出将处理水作为冷却水使用的设备、将处理水作为水槽的水使用的水族馆、将处理水作为水池的水使用的海水游泳池和赛艇场、将处理水作为养殖池的水使用的养殖场等。
如图2所示，取水井2在海岸5附近的陆地侧沿铅直方向(Z方向)形成为规定深度。另外，在取水井2的底面附近连接有取水管3。在此，取水时通过使存储于取水井2的处理水的水面S2(单点划线)比原水的水面S1沿铅直方向低水位差H1，从而基于水位差H1产生从原水(渗透取水构造物1)侧向处理水(取水井2)侧的水压。在渗透取水系统100中构成为利用该水压使水在后述的过滤材料13内从原水侧向处理水侧流通，对处理水进行取水。
在此，在取水速度约为5米/日以上的情况下，异物蓄积在过滤材料13的表面(Z1侧的上表面)，其结果是过滤材料13容易闭塞。因此构成为在渗透取水系统100中使水在过滤材料13内从处理水(取水井2)侧向原水(渗透取水构造物1)侧逆流，对过滤材料13进行清洗(反洗)。在该反洗时，通过使处理水的水面S2(双点划线)比原水的水面S1高水位差H2，从而基于水位差H2产生从处理水侧向原水侧的水压。在渗透取水系统100中构成为利用该水压使水在过滤材料13内从处理水侧向原水侧逆流。其结果是不需要为了去除蓄积于过滤材料13的异物而由潜水员等进行定期清扫。
另外，可以通过调节利用处理设备4从取水井2汲取的处理水的量来调节处理水的水面S2的高度位置，从而适当调节水位差H1以及H2。另外，通过调节水位差H1及H2来调节水压的大小，能够调节水流通过滤材料13及取水管3的速度(取水速度或反洗速度)。此外，取水速度优选为约5米/日以上。
＜渗透取水构造物的构造＞
如图2所示，渗透取水构造物1设置在原水的水底面B上且以整体配置于原水中的方式设置。此外，在设置渗透取水构造物1的水底面B中进行用于设置渗透取水构造物1的施工，其结果使得渗透取水构造物1被稳定地固定。在此，与在水底面B下埋设取水管进行取水的常规渗透取水法相比，用于设置渗透取水构造物1的施工可大幅削减施工成本和工期。
渗透取水构造物1由树脂、FRP(纤维增强塑料)、钢铁、混凝土或它们的复合材料等构成。另外，渗透取水构造物1的外观形状形成为上表面倾斜的长方体形状。
渗透取水构造物1包含沿铅直方向(Z方向)层积的一对(多个)过滤材料收纳部10及11。过滤材料收纳部10及11沿铅直方向(Z方向)隔开规定间隔而被层积。另外，在上侧(Z1侧)的过滤材料收纳部10的上方且与过滤材料收纳部10相对的位置，与渗透取水构造物1一体性地设置有形成渗透取水构造物1上部的顶棚部12(顶棚面12a)。在下侧(Z2侧)的过滤材料收纳部11的上方且与过滤材料收纳部11相对的位置，与渗透取水构造物1一体性地设置有上侧的过滤材料收纳部10的下部10a(顶棚面10b)。
如图3所示，在过滤材料收纳部10及11的立方体状的空间都收纳有从原水中除去异物的过滤材料13。另外，在过滤材料收纳部10及11所收纳的过滤材料13的下部(Z2侧)，分别配置有从取水管3分支的分支管3a及3b、和多个过滤网管14及15。
过滤材料13例如形成为以粒径从上方朝向下方逐渐变大的方式配置砂或碎石。此外，作为过滤材料13，可以使用砂、碎石、树脂制或陶瓷制的球体、树脂制或陶瓷制的多孔体、无纺布、将纤维捆扎起来加工成球状或粒状的材料等中的一种或者多种。该过滤材料13具有通过在取水时使原水从上方向下方流通从而将除去了异物的处理水供给至过滤网管14或15的功能。另外，在反洗时处理水经由过滤网管14或15在过滤材料13内从下方向上方流通，从而使过滤材料13内的异物与处理水一起作为排水被排出到过滤材料13的上方。由此，对过滤材料13进行清洗。
通过了过滤材料13的处理水经由分支管3a、3b、过滤网管14及15被供给至取水管3。如图2所示，分支管3a及3b分别以沿水平方向(X方向)贯通渗透取水构造物1的方式延伸并在X1侧与取水管3连接。另外，多个过滤网管14以在水平面内相对于分支管3a正交的状态与分支管3a连通。另外，多个过滤网管15以在水平面内相对于分支管3b正交的状态与分支管3b连通。另外，如图3所示，过滤网管14及15上分别形成有用于将通过了过滤材料13的处理水取入过滤网管14及15内的无数狭缝14a及15a(参照图7)。此外，分支管3a、3b、过滤网管14及15为本发明的“导水部”的一例。
在渗透取水构造物1的X方向的侧面的壁部设置有海面侧开口部16a及17a、以及陆地侧开口部16b及17b。这些海面侧开口部16a、17a、陆地侧开口部16b及17b具有矩形形状的开口形状(参照图2)。另外，海面侧开口部16a以及陆地侧开口部16b以将过滤材料收纳部10和外部连通的方式设置于渗透取水构造物1。另外，海面侧开口部17a以及陆地侧开口部17b以将过滤材料收纳部11和外部连通的方式设置于渗透取水构造物1。另外，海面侧开口部16a以及17a设置于渗透取水构造物1的海面侧(X1侧)的侧面的壁部。陆地侧开口部16b及17b设置于渗透取水构造物1的陆地侧(X2侧)的侧面的壁部。此外，海面侧开口部16a以及17a为本发明的“第2开口部”的一个例子，陆地侧开口部16b及17b是本发明的“第1开口部”的一例。
另外，在渗透取水构造物1的上部，海面侧开口部16a以开口面积大于陆地侧开口部16b的方式而形成。同样地，在渗透取水构造物1的下部，海面侧开口部17a以开口面积大于陆地侧开口部17b的方式而形成。此外，海面侧开口部16a以及陆地侧开口部16b在Y方向的长度大致相同，海面侧开口部17a以及陆地侧开口部17b在Y方向的长度大致相同。另一方面，海面侧开口部16a及17a在铅直方向的长度L1形成为大于陆地侧开口部16b及17b在铅直方向的长度L2。
在此，在第1实施方式中，与上侧的过滤材料收纳部10相对的顶棚部12的顶棚面12a从X2侧(陆地侧开口部16b侧)向X1侧(海面侧开口部16a侧)直线性地向斜上方倾斜。另一方面，顶棚面12a在Y方向未倾斜。由此，反洗时排出到过滤材料收纳部10上方的排水以沿着从X2侧向X1侧向斜上方倾斜的顶棚面12a的方式被引导，向X1方向流动。并且，反洗时的排水从渗透取水构造物1的X1侧的海面侧开口部16a向渗透取水构造物1的侧面排出。由此，能够抑制排水返回到过滤材料收纳部10的过滤材料13。此外，顶棚面12a是本发明的“排水方向控制部”及“引导部”的一例，X1方向是本发明的“规定排水方向”的一例。
同样地，与下侧的过滤材料收纳部11相对的下部10a的顶棚面10b与顶棚面12a同样地，从X2侧(陆地侧开口部17b侧)向X1侧(海面侧开口部17a侧)向斜上方倾斜。另一方面，顶棚面10b在Y方向未倾斜。由此，反洗时被排出到过滤材料收纳部11上方的排水以沿着顶棚面10b的方式被引导，沿着X1方向流动。并且，反洗时的排水从渗透取水构造物1的X1侧的海面侧开口部17a向渗透取水构造物1的侧面排出。由此，能够抑制排水返回到过滤材料收纳部11的过滤材料13。此外，顶棚面10b是本发明的“排水方向控制部”及“引导部”的一例。
另外，通过反洗时的排水从渗透取水构造物1的X1侧的海面侧开口部16a及17a向渗透取水构造物1的侧面排出，从而与排出到陆地侧的情况不同，能够抑制排水在海岸5反射而再次到达过滤材料13。另外，反洗在规定的渗透取水构造物1中，在过滤材料收纳部10及11这两者中大致同时进行。由此，能够抑制来自过滤材料收纳部11或10的排水被取水到过滤材料收纳部10或11的过滤材料13。
另一方面，如图1所示，在多个渗透取水构造物1构成为不是同时进行反洗而是错开时机、分别进行反洗。这样，在仅有一个渗透取水构造物1进行反洗而其他渗透取水构造物1中进行取水时，排水的排出方向被控制为与Y方向不同的X1方向，因此，能够抑制来自其他渗透取水构造物1的排水被取水到渗透取水构造物1的过滤材料13。
另外，排水被排出的X1方向为除了其他渗透取水构造物1的设置方向(Y方向)以外的方向，因此，能够抑制排水到达其他渗透取水构造物1的过滤材料13。进一步，如图2所示，在渗透取水构造物1的Y方向的侧面的壁部未设置开口部。由此，在反洗时，不从渗透取水构造物1的Y方向的两侧排出原水，因此，也能够抑制排水到达其它渗透取水构造物1的过滤材料13。
(第1实施方式的效果)
在第1实施方式中，能够得到以下的效果。
在第1实施方式中，如上所述，在渗透取水构造物1中，一体性地设置有顶棚面10b及12a，其在利用取水井2中的处理水的水面S2与原水的水面S1的水位差H2进行的反洗时，将从过滤材料13排出到原水侧的排水的排水方向控制为除了设置其他渗透取水构造物1的Y方向以外的X1方向。由此，通过在渗透取水构造物1上一体性地设置的顶棚面10b及12a，即使未另外设置排出管、用于使水从排出管喷出的驱动源，也能切实地抑制反洗时的排水到达其他渗透取水构造物1的过滤材料13。其结果为，能够抑制部件数量的增加以及构造的复杂化，并且能够抑制反洗时的排水到达其他渗透取水构造物1的过滤材料13。
另外，在第1实施方式中将顶棚面10b以及12a构成为使得在反洗时将从过滤材料13朝向上方向原水侧排出的排水引导为从海面侧开口部16a及17a向渗透取水构造物1的侧面排出。由此，能够利用顶棚面10b及12a在反洗时将从过滤材料13朝向上方向原水侧排出的排水从渗透取水构造物1的侧面排出到渗透取水构造物1的外部，因此，能够抑制排水中所含的异物因自重而下降从并再次到达过滤材料13。
另外，在第1实施方式中，在渗透取水构造物1中，在过滤材料收纳部10及11的上方以与过滤材料收纳部10及11相对的方式而分别形成顶棚面10b及12a，并且，以向预先设定的侧面的规定排水方向(X1方向)向斜上方倾斜的方式形成顶棚面10b及12a。由此，通过使排水沿着向X1方向向斜上方倾斜的顶棚面10b及12a，能够将向上方排出的排水切实地向X1方向引导，因此，能够将排水从预先设定的X1侧的侧面切实地排出。
另外，在第1实施方式中，将海面侧开口部16a及17a形成为设置于渗透取水构造物1的侧面的X1侧，并且分别具有大于陆地侧开口部16b及17b的开口面积。由此，具有大于陆地侧开口部16b及17b的开口面积的海面侧开口部16a及17a与陆地侧开口部16b及17b相比，容易排出排水，因此，能够将排水从X1侧的海面侧开口部16a及17a容易地排出。
另外，在第1实施方式中，在渗透取水构造物1中设置有沿铅直方向(Z方向)隔开规定间隔层积而成的多个(一对)过滤材料收纳部10及11。并且，将位于上侧的过滤材料收纳部10的下部10a的下表面作为顶棚面10b，其以将位于下侧的过滤材料收纳部11的反洗时的排水向渗透取水构造物1的X1侧的侧面排出的方式进行引导。由此，通过将过滤材料收纳部10的下部10a用作顶棚面10b，能够有效抑制部件数量的增加并排出排水。
(第2实施方式)
参照图1、图4及图5，对本发明第2实施方式的渗透取水系统200的整体结构进行说明。在该渗透取水系统200中，在上述第1实施方式的顶棚面12a的结构的基础上，进一步对以下例子进行说明：顶棚面112a形成为其剖面形状是向上方收缩的形状，并且其剖面形状向X1方向延伸。此外，对与上述第1实施方式相同的结构标注与第1实施方式相同的附图标记进行图示，并省略说明。
(渗透取水系统的结构)
如图1所示，本发明的第2实施方式的渗透取水系统200包含：设置于原水中的多个(例如三个)渗透取水构造物101、与各个渗透取水构造物101对应的多个取水井2、以及取水管3。
＜渗透取水构造物的构造＞
如图4所示，渗透取水构造物101包含：收纳有过滤材料13的过滤材料收纳部10、以及配置在过滤材料13内下部的分支管3a及过滤网管14。此外，渗透取水构造物101是本发明的“构造物”的一例。
在渗透取水构造物101的X1侧(侧面)的壁部设置有海面侧开口部116a，并且在渗透取水构造物101的X2侧(侧面)的壁部设置有陆地侧开口部116b。该海面侧开口部116a及陆地侧开口部116b均具有向上方收缩的三角形状的开口形状。另外，海面侧开口部116a及陆地侧开口部116b以将过滤材料收纳部10和外部连通的方式设置于渗透取水构造物101。此外，海面侧开口部116a及陆地侧开口部116b分别是本发明的“第2开口部”及“第1开口部”的一例。
在此，在第2实施方式中，与过滤材料收纳部10相对的顶棚部112的顶棚面112a从X2侧(陆地侧开口部116b侧)向X1侧(海面侧开口部116a)直线性地向斜上方倾斜。而且，顶棚面112a向Y方向的中央向斜上方倾斜。其结果为，顶棚面112a形成为其与X1方向(排水方向)正交的剖面形状是向上方收缩的三角形状，并且三角形状的剖面形状向X1方向延伸。由此，通过向Y方向的中央收缩的顶棚面112a，能够在收缩的部分形成旋涡的同时，形成向X1方向的水流。其结果为，反洗时排出到过滤材料收纳部10的上方的排水被引导为在顶棚面112a的中央附近卷成旋涡的同时沿着顶棚面112a，向X1方向流动。并且，排水从渗透取水构造物101的X1侧的海面侧开口部116a向渗透取水构造物101的侧面排出。此外，顶棚面112a是本发明的“排水方向控制部”及“引导部”的一例。另外，第2实施方式的其他结构与上述第1实施方式相同。
(第2实施方式的效果)
在第2实施方式中，能够得到以下的效果。
在第2实施方式中，如上所述，在渗透取水构造物101中设置顶棚面112a，其在反洗时将从过滤材料13向原水侧排出的排水的排水方向控制为除了设置其他渗透取水构造物101的Y方向以外的X1方向。由此，与上述第1实施方式同样地，能够抑制部件数量的增加以及构造的复杂化，并且能够抑制反洗时的排水到达其他渗透取水构造物101的过滤材料13。
另外，在第2实施方式中，使顶棚面112a形成为其与X1方向正交的剖面形状为向上方收缩的三角形状，并且剖面形状向X1方向延伸。由此，能够在收缩的部分形成旋涡的同时形成向X1方向的水流，因此，能够将向上方排出的排水更切实地导向排水方向。其结果为，能够将排水从预先设定的X1侧的侧面(海面侧开口部116a)更切实地排出。此外，第2实施方式的其他结构与上述第1实施方式相同。
(第3实施方式)
参照图6以及图7，对本发明的第3实施方式的渗透取水系统300进行说明。在该渗透取水系统300中，对沿着向渗透取水构造物201的水流(离岸流)而设置下游侧开口部216a以及上游侧开口部216b，并设置下游侧开口部217a以及上游侧开口部217b的例子进行说明。此外，与上述第1实施方式相同的结构，标注与第1实施方式相同的附图标记进行图示，并省略说明。
(渗透取水系统的结构)
如图6所示，本发明第3实施方式的渗透取水系统300包含：设置于原水中的多个(例如三个)渗透取水构造物201、与各个渗透取水构造物201对应的多个取水井2、以及取水管3。另外，多个渗透取水构造物201沿着通过海岸5和堤防6形成的U字形状的湾内的海岸5而设置。此时，从海面向堤防6的波沿着堤防6及海岸5流动，形成从海岸5向海面的水流。并且，以使该水流(离岸流)成为向着多个渗透取水构造物201的水流的方式来设置多个渗透取水构造物201。即，在向着离岸流的下游侧(X1侧)设置有多个渗透取水构造物201。另外，多个渗透取水构造物201分别以沿与离岸流的朝向(X1方向)正交的方向(Y方向)隔开规定间隔并列的方式而设置。
＜渗透取水构造物的构造＞
如图7所示，渗透取水构造物201包含：收纳有过滤材料13的过滤材料收纳部10及11、配置在过滤材料13内下部的分支管203a及203b、以及过滤网管214及215。此外，分支管203a及203b分别以沿水平方向(垂直纸面方向)贯通渗透取水构造物201的方式延伸。另外，多个过滤网管214以在水平面内相对于分支管203a正交的状态与分支管203a连通。另外，多个过滤网管215以在水平面内相对于分支管203b正交的状态与分支管203b连通。此外，分支管203a、203b、过滤网管214及215为本发明的“导水部”的一例。
在渗透取水构造物201的X方向的侧面的壁部，设置有具有矩形开口形状的下游侧开口部216a及217a、以及上游侧开口部216b及217b。此外，下游侧开口部216a及217a是本发明的“第2开口部”的一例，上游侧开口部216b及217b是本发明的“第1开口部”的一例。
下游侧开口部216a以及上游侧开口部216b沿向着离岸流的X1方向形成。同样地，下游侧开口部217a以及上游侧开口部217b沿X1方向形成。由此，通过离岸流，在渗透取水构造物201内，形成从上游侧开口部216b侧向下游侧开口部216a侧的X1方向的水的流动、以及从上游侧开口部217b侧向下游侧开口部217a侧的X1方向的水的流动。
另外，在渗透取水构造物201的上部，下游侧开口部216a以开口面积大于上游侧开口部216b的方式而形成。同样地，在渗透取水构造物201的下部，下游侧开口部217a以开口面积大于上游侧开口部217b的方式而形成。
另外，与上述第1实施方式同样地，使反洗时排出到上侧的过滤材料收纳部10上方的排水引导为沿着从X2侧向X1侧向斜上方倾斜的顶棚面12a，从渗透取水构造物201的X1侧的下游侧开口部216a向渗透取水构造物201的侧面排出。同样地，使反洗时排出到下侧的过滤材料收纳部11的上方的排水引导为沿着顶棚面10b，从渗透取水构造物201的X1侧的下游侧开口部217a向渗透取水构造物201的侧面排出。
在此，在第3实施方式中，通过离岸流，形成从上游侧开口部216b侧向下游侧开口部216a侧的X1方向的水的流动、以及从上游侧开口部217b侧向下游侧开口部217a侧的X1方向的水的流动。由此，反洗时的排水除了从X2侧向X1侧向斜上方倾斜的顶棚面12a以及10b以外，还通过X1方向的水的流动而从渗透取水构造物201的X1侧的下游侧开口部216a及217a向渗透取水构造物201的侧面排出。此外，第3实施方式的其他的结构与上述第1实施方式相同。
(第3实施方式的效果)
在第3实施方式中，能够得到以下的效果。
在第3实施方式中，如上所述，在渗透取水构造物201中设置有顶棚面12a及10b，其在反洗时将从过滤材料13向原水侧排出的排水的排水方向控制为除了设置其他渗透取水构造物201的Y方向以外的X1方向。由此，与上述第1实施方式同样地，能够抑制部件数量的增加以及构造的复杂化，并且能够抑制反洗时的排水到达其他的渗透取水构造物201的过滤材料13。
另外，在第3实施方式中，以从上游侧开口部216b侧向下游侧开口部216a侧排出排水的方式，沿离岸流流动的X1方向形成下游侧开口部216a以及上游侧开口部216b。同样地，以从上游侧开口部217b侧向下游侧开口部217a侧排出排水的方式，沿离岸流流动的X1方向形成下游侧开口部217a以及上游侧开口部217b。由此，通过在渗透取水构造物201上沿离岸流的流动方向(X1方向)设置上游侧开口部216b以及下游侧开口部216a，能够利用离岸流而在渗透取水构造物201内形成从上游侧开口部216b侧向下游侧开口部216a侧的水的流动，并且能够形成从上游侧开口部217b侧向下游侧开口部217a侧的水的流动。其结果为，能够抑制构造的复杂化，并且有效地从下游侧开口部216a及217a排出排水。此外，第3实施方式的其他结构与上述第1实施方式相同。
(变形例)
此外，应该认识到本次公开的实施方式所有方面都是例示而不是限制性的内容。本发明的范围不是上述实施方式的说明而是由权利要求书所示出，进一步包含与权利要求书同等意义及范围内的所有的变更(变形例)。
例如，在上述第1至第3实施方式中，示出了将本发明的渗透取水系统作为用于从海水(原水)得到澄清的水(处理水)的系统而使用的例子，但是本发明并非限定于此。也可以将本发明的渗透取水系统作为用于从苦盐水、淡水(原水)得到澄清的水(处理水)的系统而使用。即，本发明的渗透取水系统并不拘泥于原水的种类、原水的取水位置，而能够适用于需要从原水除去了异物而得到处理水的所有的设备。
另外，在上述第1～第3实施方式中，表示了在渗透取水系统100、200及300中，利用取水井2中的处理水的水面S2与原水的水面S1的水位差H1或H2而在取水时使水在过滤材料13内从原水侧向处理水侧流通，在反洗时使水在过滤材料13内从处理水侧向原水侧逆流的例子，但本发明并不限定于此。在本发明中，在渗透取水系统中，只要是能够以取水时使水在过滤材料内从原水侧向处理水侧流通，反洗时使水在过滤材料内从处理水侧向原水侧逆流的方式构成即可。例如，也可以如图8所示的第1变形例的渗透取水系统400、图9所示的第2变形例的渗透取水系统500、以及图10所示的第3变形例的渗透取水系统600所示，构成为使用泵302而能够在取水时使水在过滤材料内从原水(渗透取水构造物1(401))侧向处理水(处理设施4)侧流通，在反洗时使水在过滤材料内从处理水侧向原水侧逆流。该泵302可以分别设置于多个渗透取水构造物1(401)，也可以以多个渗透取水构造物1(401)共有。此外，渗透取水构造物401是本发明的“构造物”的一例，泵302是本发明的“反洗机构部”的一例。
另外，泵302可以如第1以及第3变形例那样设置于陆地侧，也可以如第2变形例那样设置于从水面突出的渗透取水构造物401的上表面。在此，通过在渗透取水构造物401的上表面设置泵302，与在陆地侧设置泵302的情况相比，能够抑制从泵302至各个过滤材料收纳部410、411及418的配管长度变长，因此，能够抑制在取水管3产生校大的压力损失。由此，能够抑制泵302的净有效吸入扬程变小，因此能够抑制泵302中产生气穴(cavitation)。
另外，在上述第1至第3实施方式中，示出了反洗时使水在过滤材料13内从处理水侧向原水侧逆流的例子，但本发明并不限定于此。在本发明中，也可以通过反洗时使空气在过滤材料内从处理水侧向原水侧逆流，从而以伴随着空气的流动的方式将过滤材料内的水和异物作为排水排出到渗透取水构造物的外部。此时，用于将空气压缩使之逆流的气动装置如图9中所示的第2变形例的泵302那样，优选设置于渗透取水构造物401的上表面。由此，能够抑制从泵至各个过滤材料收纳部的配管长度变长，因此，能够减少空气的压力损失。进一步地，在压缩空气时，能够减小取水管内的空气的体积变化，因此能够使从发出喷出空气的指示到实际空气被喷出到过滤材料收纳部10及11内的过滤材料为止的时间差变小。
另外，在上述第1以及第3实施方式中，示出了在渗透取水构造物1(201)中设置一对过滤材料收纳部10及11的例子，在上述第2实施方式中，示出了在渗透取水构造物101中设置一个过滤材料收纳部10的例子，但本发明并不限定于此。在本发明中，也可以在渗透取水构造物中设置三个以上过滤材料收纳部。例如，也可以如图9中所示的第2变形例的渗透取水系统500那样，在渗透取水构造物401中，使三个过滤材料收纳部410、411及418沿铅直方向(Z方向)层积。由此，能够减少为确保所希望的过滤材料收纳部的数量而必要的渗透取水构造物401的数量减少，因此能够进一步缩短用于设置渗透取水构造物401的水底面B的施工，并且能够进一步缩小水底面B的施工范围。
另外，在上述第1至第3实施方式中，示出了将渗透取水构造物的整体设置于原水的水底面B上的例子，但本发明并不限定于此。在本发明中，也可以如图10中所示的第3变形例的渗透取水系统600那样，通过将渗透取水构造物1埋入水底，从而将渗透取水构造物1的一部分设置于原水的水底面B上。由此，能够将渗透取水构造物1稳定地设置于原水中。此外，此时，需要以使与下侧的过滤材料收纳部11对应的海面侧开口部17a以及陆地侧开口部17b位于比水底面B更靠上方的方式将渗透取水构造物1埋入水底。
另外，在上述第3实施方式中，示出了使用离岸流，并在渗透取水构造物201中使顶棚面10b及12a向排出方向(X1方向)向斜上方倾斜，并且使排出方向侧(X1侧)的下游侧开口部216a及217a的开口面积大于上游侧开口部216b及217b的开口面积的例子，但本发明并不限定于此。例如，也可以如图11中所示的第4变形例的渗透取水构造物601那样，在使用离岸流的情况下，形成为使顶棚面610b及612a不向斜上方倾斜而在水平面内延伸，并且使下游侧开口部616a及617a的开口面积与上游侧开口部616b及617b的开口面积分别大致相等。在该情况下，也能够利用离岸流，在渗透取水构造物601内形成从上游侧开口部616b侧向下游侧开口部616a侧的水的流动，并且能够形成从上游侧开口部617b侧向下游侧开口部617a侧的水的流动。此外，下游侧开口部616a及617a是本发明的“第2开口部”的一例，上游侧开口部616b及617b是本发明的“第1开口部”的一例。
另外，在上述第1至第3实施方式中，示出了在渗透取水构造物的X方向的侧面的壁部设置海面侧(下游侧)开口部以及陆地侧(上游侧)开口部，另一方面在渗透取水构造物的Y方向的侧面的壁部未设置开口部的例子，但本发明并不限定于此。在本发明中，也可以在渗透取水构造物(构造物)的Y方向的侧面的壁部设置开口部。此时，渗透取水构造物的Y方向的侧面的开口部优选其开口面积小于渗透取水构造物的X方向的侧面的开口部。
另外，在上述第1至第3实施方式中，示出了在过滤材料内配置了多个过滤网管的例子，但本发明并不限定于此。在本发明中，也可以使用形成有多个具有使过滤材料基本无法通过的程度的孔径的孔的开孔(多孔)管、或者具有使过滤材料基本无法通过的程度的大小的网眼并且隔在枝管与过滤材料之间的网状过滤网，来代替过滤网管。
另外，在上述第1至第3实施方式中，示出了设置有多个(三个)渗透取水构造物的例子，但本发明并不限定于此。在本发明中，渗透取水构造物(构造物)的数量并未限定。此外，在设置多个渗透取水构造物的情况下，为了使从渗透取水构造物排出的排水不被取水，优选在各个渗透取水构造物的排水方向不设置其他渗透取水构造物。另外，在渗透取水构造物的数量多，其结果不得不在渗透取水构造物的排水方向设置其他渗透取水构造物的情况下，为了使排水不被取水，优选使渗透取水构造物彼此充分地分离而设置。
另外，在上述第1至第3实施方式中，示出了使排水方向成为与其他渗透取水构造物设置的方向不同的方向的例子，但本发明并不限定于此。例如，在渗透取水构造物(构造物)的周边设有养殖场等得需要澄清水的设备的情况下，也可以使排水方向设置为与养殖场设置方向不同的方向。
另外，在上述第3实施方式中，示出了为了使离岸流成为向着渗透取水构造物201的水流而设置有渗透取水构造物201的例子，但本发明并不限定于此。在本发明中，向着渗透取水构造物(构造物)的水流并不限定于离岸流。例如，也可以通过在河川的下游侧设置渗透取水构造物从而将河川的水流作为向着渗透取水构造物的水流使用。
另外，在上述第2实施方式中，示出了使顶棚面112a形成为其与X1方向(排水方向)正交的剖面形状为向上方收缩的三角形状、并且剖面形状向排水方向延伸的例子，但本发明并不限定于此。例如，也可以使顶棚面形成为其与排水方向正交的剖面形状为向上方收缩的拱形(倒U字形)、并且拱形的剖面形状向排水方向延伸。
附图标记说明
1、101、201、401、601-渗透取水构造物(构造物)；
2-取水井(反洗机构部)；
3-取水管(导水部)；
3a、3b、203a、203b-分支管(导水部)；
4-处理设备；
10、11、310、311、318-过滤材料收纳部；
10a-下部；
10b、12a、112a-顶棚面(排水方向控制部、引导部)；
13-过滤材料；
14、15、214、215-过滤网管(导水部)；
16a、17a、116a-海面侧开口部(第2开口部)；
16b、17b、116b-陆地侧开口部(第1开口部)；
100、200、300、400、500、600-渗透取水系统；
216a、217a、616a、617a-下游侧开口部(第2开口部)；
216b、217b、616b、617b-上游侧开口部(第1开口部)；
302-泵(反洗机构部)；
B-水底面；
X1-规定排水方向。

Claims (5)

1.一种渗透取水系统(100)，其具有：
设置于原水的水底面(B)上并包含过滤材料收纳部(10、11)的构造物(1)、
收纳于所述过滤材料收纳部的过滤材料(13)、
将通过了所述过滤材料的处理水向处理设备(4)侧引导的导水部(3a、3b、14、15)、以及
通过使水或空气从所述过滤材料的处理水侧向原水侧逆流从而清洗所述过滤材料的反洗机构部(2)，
所述构造物一体性地包含排水方向控制部(10b、12a)，该排水方向控制部(10b、12a)在由所述反洗机构部进行反洗时将从所述过滤材料排出到原水侧的排水的排水方向控制为规定排水方向，所述排水方向控制部包含引导部(10b、12a)，该引导部(10b、12a)在所述反洗时以将从所述过滤材料向上方排出到原水侧的排水向所述构造物的侧面排出的方式进行引导，
所述构造物包含以开口于所述构造物的侧面的方式设置的第1开口部(16b、17b)以及第2开口部(16a、17a)，
所述第2开口部设置于所述反洗时的所述规定排水方向侧，并且具有比所述第1开口部更大的开口面积。
2.根据权利要求1所述的渗透取水系统，其特征在于，所述引导部具有顶棚面(10b、12a)，该顶棚面(10b、12a)在所述构造物中，在所述过滤材料收纳部的上方以与所述过滤材料收纳部相对的方式而形成，并朝向预先设定的侧面的所述规定排水方向而向斜上方倾斜。
3.根据权利要求1所述的渗透取水系统，其特征在于，所述引导部构成为使得所述反洗时的所述排水方向导向除了周边设置的其他所述构造物的设置方向以外的侧面。
4.一种渗透取水系统(100)，其具有：
设置于原水的水底面(B)上并包含过滤材料收纳部(10、11)的构造物(1)、
收纳于所述过滤材料收纳部的过滤材料(13)、
将通过了所述过滤材料的处理水向处理设备(4)侧引导的导水部(3a、3b、14、15)、以及
通过使水或空气从所述过滤材料的处理水侧向原水侧逆流从而清洗所述过滤材料的反洗机构部(2)，
所述构造物一体性地包含排水方向控制部(10b、12a)，该排水方向控制部(10b、12a)在由所述反洗机构部进行反洗时将从所述过滤材料排出到原水侧的排水的排水方向控制为规定排水方向，
所述排水方向控制部包含引导部(10b、12a)，该引导部(10b、12a)在所述反洗时以将从所述过滤材料向上方排出到原水侧的排水向所述构造物的侧面排出的方式进行引导，
所述构造物包含沿铅直方向隔开规定间隔而层积的多个所述过滤材料收纳部，
多个所述过滤材料收纳部中的位于上侧的所述过滤材料收纳部的下部(10a)构成了对所述反洗时的排水以向所述构造物的侧面排出的方式进行引导的所述引导部。
5.一种渗透取水系统(100)，其具有：
设置于原水的水底面(B)上并包含过滤材料收纳部(10、11)的构造物(1)、
收纳于所述过滤材料收纳部的过滤材料(13)、
将通过了所述过滤材料的处理水向处理设备(4)侧引导的导水部(3a、3b、14、15)、以及
通过使水或空气从所述过滤材料的处理水侧向原水侧逆流从而清洗所述过滤材料的反洗机构部(2)，
所述构造物一体性地包含排水方向控制部(10b、12a)，该排水方向控制部(10b、12a)在由所述反洗机构部进行反洗时将从所述过滤材料排出到原水侧的排水的排水方向控制为规定排水方向，
所述排水方向控制部包含以相对于所述构造物的侧面而开口的方式设置的第1开口部及第2开口部，且构成为通过将所述第1开口部以及所述第2开口部沿着朝向原水中的所述构造物的水的流动方向配置，使得排水从所述第1开口部侧向所述第2开口部侧排出。
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